Водопоглощение по массе и по объему: Строительные материалы. Основные понятия

Строительные материалы. Основные понятия

В статье упоминается оборудование:

ВП — 5 «ИЛЬЯ МУРОМЕЦ»Электромеханический вибропресс

от 209 400 Р.

Оборудование относится к разделу:

Другое оборудование

ЧАСТЬ 1.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов.

Механические свойства строительных материалов

В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них. Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие.

В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов. Наиболее перспективными энергосберегающими материалами считаются ячеистые бетоны и бетоны на легких заполнителях.

Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.

Источником производства строительных материалов служат природные ресурсы страны, которые в качестве строительных материалов могут использоваться в природном состоянии (камень, песок, древесина) или в виде сырья, перерабатываемого на предприятиях промышленности строительных материалов (полистирол, керамзит).

При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.

Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие. Технические требования на строительные материалы приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП).

Истинной плотностью, p_uназывается масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:

p

_u=m/V_a

где m — масса материала, V_a — объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность гранита 2,9 г/см³, стали — 7,85 г/см³, древесины — в среднем 1,6 г/см³. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой — средней плотностью.

Средней плотностью, p_c называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило,  меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле:

Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м³ до 1200 кг/м³ (ГОСТ 25485 — 89), а полистиролбетона от 150 кг/м³ до 600 кг/м³ (ГОСТ Р 51263 — 99). Изделия (блоки) из этих строительных материалов легки в обращении (штабелировании, транспортировке, кладке).

p

_c=m/V_e

где m — масса материала, V_e — объем материала.

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.

Относительная плотность, d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4^оС, имеющая плотность 1000 кг/м³.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле

Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.

П=(1 — p

_c/p_u)*100

где p_c, p_u — средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в таблице 1.

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).

Водопоглощение определяют по следующим формулам:

Ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон), как и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, керамзитобетон) обладают невысокими показателями водопоглощения 6 — 8 %.

W

_M=(m_в— m_c)/m_c   и   W_o=(m_в— m_c)/V

где m_в — масса образца, насыщенного водой, m_c — масса образца, высушенного до постоянной массы, V — объем образца.

Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:

W

_o=W_M*p_c

Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.

В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:

W=(m

_вл— m_c)/m_c*100 

где, m_вл, m_с— масса влажного и сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.

Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%.

Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.

Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*^оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*^оС), т.е. превышает его в 25 раз. Коэффициенты теплопроводности отдельных материалов приведены в таблице 1.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Ячеистые бетоны не горючие материалы.

Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.

Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580^оС и выше, тугоплавкие — 1350 — 1580^оС, легкоплавкие — менее 1350^оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).

Механические свойства строительных материалов

К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.

Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах.

Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м³ соответствует классу прочности В2. Ячеистый бетон плотностью 700 кг/м³ соответствует классу В2,5.

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может назначаться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: B_b1 — B_b60, с шагом значений 0,5. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см² (МПа*10).

При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в таблице 2.

На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий.  Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.

перейти к второй части

Авторы статей «Строительная Лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»
Векслер М.В.
Липилин А.Б.

С использованием материалов

Основы строительного дела.
Е.В. Платонов, Б.Ф. Драченко
ГОССТРОЙИЗДАТ УССР, Киев 1963.

Водопоглощение по массе | это… Что такое Водопоглощение по массе?

Толкование

Водопоглощение по массе

Водопоглощение по массе – определяется отношением массы поглощённой и удержанной образцом воды к массе сухого образца.

W_m=((m_в-m_c)/m_c)·100%

[Микульский В. Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение, Строительные материалы): Учеб. издание. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 536 с.]

Рубрика термина: Общие термины

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград.
Под редакцией Ложкина В.П..
2015-2016.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

• Водопоглощение огнеупора
• Водопоглощение по объёму

Полезное

Водопоглощение за 24 часа — (ASTM D570) Испытание пластмасс

Абсорбционные свойства полимеров

Некоторые полимеры имеют естественную тенденцию поглощать воду. Действительно, сверхабсорбирующие полимеры набирают обороты в расширенном применении в медицине, строительстве и т. д., однако в то же время абсорбционная способность термопластов приводит к нескольким изменениям в отношении обработки и свойств .

Влаго/водопоглощение — это способность пластика или полимера поглощать влагу из окружающей среды. Было показано, что поглощенная влага действует как пластификатор, уменьшая
температура стеклования и прочность пластика – это обратимый эффект. Однако поглощенная вода также может привести к необратимому разрушению структуры полимера.

Некоторые из известных эффектов включают:

• Изменения размеров и массы (например, набухание), вызванные поглощением воды
• Экстракция водорастворимых компонентов
• Изменения механических (эластичность, предел прочности при растяжении, ударная вязкость) и электрических характеристик

Водопоглощение выражается в виде увеличения веса на процентов или увеличения веса образца пластика на % при следующих процедурах испытаний:

• Водопоглощение в течение 24 часов при 23°C — Погружение пластикового образца в дистиллированную воду в течение 24 часов при 23°C
• Водопоглощение в течение 24 часов при 100°C — Погружение пластикового образца в дистиллированную кипящую воду на 24 часа Водопоглощение при насыщении — Погружение пластикового образца в дистиллированную воду при 23°C. Измерение происходит, когда полимер больше не поглощает воду
• Водопоглощение при равновесии — Пластмассовый образец подвергается воздействию влажной среды — обычно при относительной влажности 50% — при определенной температуре — 23°C или 73,4°F — в течение 24 часов

Воздействие влаги, погружение в воду и воздействие кипящей воды могут привести к совершенно разным реакциям материала. Равновесное содержание влаги можно использовать для сравнения количества воды, поглощаемой различными типами пластмасс при воздействии на них влаги.

Просмотреть все марки полимеров с водопоглощающей способностью от низкой до нулевой, доступные в базе данных Omnexus Plastics

Узнайте больше о влагопоглощении/водопоглощении:

 » Значение водопоглощения при переработке полимеров
 » Как измерить водопоглощение пластмасс?
» Факторы, влияющие на водопоглощение
» Значения водопоглощения некоторых пластиков

Важность водопоглощения – обработка и свойства пластмасс

Данные по водопоглощению важны для понимания характеристик полимерных материалов во время обработки, т. е. литье под давлением, а также в воде или влажной среде, чтобы избежать преждевременных отказов, связанных с влажностью.

Явление абсорбции особенно вредно для пластмассовых изделий. Влажный материал также более проницаем для газов. Например, для влажного ПА6 СО ₂ проницаемость в три раза больше, чем для высушенного ПА6.

• Наличие влаги в структуре материала также влияет на теплоизоляционные и диэлектрические свойства
• Поглощение и наличие влаги в структуре полимера является одним из факторов, вызывающих старение материала
• Полиолефины, такие как PE , PP и полибутилен, не содержат химических связей, которые легко гидролизуются. Следовательно, они поглощают мало воды и практически не подвержены старению в воде
• Присутствие чрезмерной влаги снижает вязкость пластика, что является причиной многих проблем при обработке
• Влага в материале также влияет на внешний вид детали

Например, если в процессе литья под давлением используется влажная грануляция, то на стадии пластификации реакция происходит в воде.
Гидролиз приводит к структурным изменениям материала (разложению) и в результате к ухудшению механических свойств, в частности ударной вязкости и стойкости.

• Использование влажных гранул ПММА для инъекций приводит к состарившимся деталям с плохим качеством поверхности, а инъекция POM также приводит к образованию налета на форме.
• В случае PET и PBT материалы могут привести к образованию молекул с более короткой цепью, присутствующих при гидролитическом разложении. Это приводит к значительному ухудшению механических свойств материала.
• Присутствие влаги ухудшает ударную вязкость и механическую прочность в полиамиды .

Легко избегайте сбоев в работе вашей производственной линии литья под давлением или экструзии
Смотрите бесплатное видео сегодня!

Водопоглощение в композитах более сложное, чем в одних только полимерах. В случае термопластичных композитов степень поглощения воды полимерной матрицей зависит от химического состава и морфологии полимера, а также от объемной доли и конфигурации присутствующих волокон и от того, происходит ли затекание на границе раздела.

Как измерить водопоглощение пластмасс?

Наиболее широко используемыми стандартами для измерения водопоглощения в пластмассах являются ASTM D570 и ISO 62 (, конечно, существует несколько других методов, но они здесь не обсуждаются )

Этот метод испытаний на скорость водопоглощения имеет две основные функции:

• Во-первых, в качестве ориентира для определения доли воды, поглощаемой материалом, и, следовательно, в тех случаях, когда взаимосвязь между влажностью и электрическими или механическими свойствами, размерами или внешний вид был определен как руководство к влиянию воздействия воды или влажных условий на такие свойства; и
• Во-вторых, как контрольный тест на однородность продукта. Это особенно применимо к листовым, стержневым и трубчатым рычагам, когда испытание проводится на готовом изделии.

Процедура испытания: Для испытания на водопоглощение образцы высушивают в печи в течение определенного времени и температуры, а затем помещают в эксикатор для охлаждения. Сразу после охлаждения образцы взвешивают. Затем материал помещают в воду при согласованных условиях, часто при 23°C, на 24 часа или до достижения равновесия. Образцы вынимают, вытирают насухо безворсовой тканью и взвешивают.

ISO 62 Пластмассы. Определение водопоглощения

В нем описана процедура определения влагопоглощающих свойств в направлении «по толщине» твердых пластиков плоской или изогнутой формы. В нем также описаны процедуры определения количества воды, поглощаемой пластиковыми образцами определенных размеров при погружении в воду или при воздействии влажного воздуха в контролируемых условиях.

Факторы, влияющие на водопоглощение

• Тип пластика
• Морфология (кристаллическая, аморфная…)
• Тип и доля используемых добавок, наполнителей и армирующих материалов
• Фракция и ориентация волокон (в композитах)
• Относительная влажность и температура
• Продолжительность воздействия

Показатели водопоглощения некоторых пластиков

Нажмите, чтобы найти полимер, который вы ищете:
A-C     |
Э-М     |
ПА-ПК     |
ПЭ-ПЛ     |
ПМ-ПП     |
ПС-Х

Имеющиеся в продаже марки пластика с водопоглощающей способностью от низкой до нулевой

Удельный вес крупного заполнителя – интерактивное покрытие

Обзор образец крупного заполнителя путем определения отношения веса данного объема заполнителя к весу равного объема воды.

По своему характеру он аналогичен испытанию на удельный вес мелкозернистого заполнителя.

Рисунок 1: Удельный вес крупного заполнителя (CASG).

Тест на удельный вес крупного заполнителя измеряет вес крупного заполнителя при трех различных условиях пробы:

• Сухой (без воды в пробе).
• Насыщенная поверхность-сухая (SSD, вода заполняет поры заполнителя).
• Погруженный в воду (подводный).

Используя эти три веса и их отношения, можно рассчитать кажущийся удельный вес образца, объемный удельный вес и объемный удельный вес SSD, а также абсорбцию.

Удельный вес заполнителя необходим для определения отношения веса к объему и для расчета различных величин, связанных с объемом, таких как пустоты в минеральном заполнителе (VMA) и пустоты, заполненные асфальтом (VFA). Поглощение можно использовать как показатель долговечности заполнителя, а также объем асфальтового вяжущего, который он может поглотить.

Стандартный тест на плотность и абсорбцию крупного заполнителя:

• AASHTO T 85 и ASTM C 127: Удельный вес и абсорбция крупного заполнителя

Общие сведения

Удельный вес — это мера плотности материала (масса на единицу объема) по сравнению с плотностью воды при температуре 73,4°F (23°C). Следовательно, по определению, вода при температуре 73,4°F (23°C) имеет удельный вес 1.

Поглощение, которое также определяется с помощью той же процедуры испытаний, является мерой количества воды, которое заполнитель может впитываться в его пористую структуру. Поры, которые поглощают воду, также называют «водопроницаемыми пустотами».

Удельный вес Использование

Удельный вес заполнителя используется в ряде приложений, включая разработку смеси Superpave, идентификацию и разделение вредных частиц, а также идентификацию изменения свойств материала.

Состав смеси Superpave

Состав смеси Superpave представляет собой объемный процесс; он основан на смешивании составляющих материалов в зависимости от их объема. Однако объемы заполнителя и битумного вяжущего трудно измерить напрямую, поэтому вес материала обычно измеряется, а затем преобразуется в объем на основе его удельного веса. Правильное и точное определение удельного веса материала жизненно важно для правильного состава смеси. Неправильное значение удельного веса приведет к неправильному расчету объемов и, в конечном счете, к неправильному составу смеси.

Индикатор загрязнения материала и сепаратор

Удельный вес также может указывать на возможное загрязнение материала. Например, вредные частицы (рис. 2) часто легче, чем частицы заполнителя, и поэтому большое количество вредного материала в образце заполнителя может привести к аномально низкому удельному весу.

Индикатор изменения материала

Наконец, различия удельного веса могут использоваться для обозначения возможного изменения материала. Изменение совокупных минеральных или физических свойств может привести к изменению удельного веса. Например, если работа в карьере постоянно отслеживает удельный вес своего заполнителя на выходе, изменение удельного веса сверх ожидаемого может указывать на то, что разработка карьера переместилась в новую горную породу со значительно другими минеральными или физическими свойствами.

Поглощение заполнителя Использование

Поглощение заполнителя — это увеличение массы из-за воды в порах материала. Поглощение заполнителя является полезным качеством, потому что:

1. Высокие значения могут указывать на недолговечный заполнитель.
2. Поглощение может указывать количество битумного вяжущего, которое будет поглощать заполнитель.

Обычно желательно избегать высокоабсорбирующих заполнителей в HMA. Это связано с тем, что битумное вяжущее, которое поглощается заполнителем, не может покрыть поверхность частиц заполнителя и, следовательно, недоступно для связывания. Таким образом, заполнители с высокой поглощающей способностью (часто указанные как поглощающая способность более 5 процентов) требуют большего количества битумного вяжущего для образования пленки той же толщины, что и заполнители с меньшей поглощающей способностью, что делает полученный HMA более дорогим.

Типы удельного веса заполнителя

Обычно используются несколько различных типов удельного веса в зависимости от объема водопроницаемых пустот (или пор) внутри заполнителя (рис. 3):

• Кажущийся удельный вес, G _са . Измерение объема включает только объем частиц агрегата; он не включает объем любых водопроницаемых пустот. Измерение массы включает только частицы агрегата. Кажущийся удельный вес предназначен только для измерения удельного веса твердого объема, поэтому он будет самым высоким из совокупных удельных весов. Формально он определяется как отношение массы единицы объема непроницаемой части заполнителя (не включает в себя проницаемые поры заполнителя) к массе равного объема безгазовой дистиллированной воды при указанной температуре.
• Насыпной удельный вес (насыпной сухой удельный вес), G _sb . Измерение объема включает в себя общий объем частиц заполнителя, а также объем водопроницаемых пустот. Измерение массы включает только частицы агрегата. Поскольку он включает объем проницаемых для воды пустот, объемный удельный вес будет меньше кажущегося удельного веса. Формально он определяется как отношение массы единицы объема заполнителя, включая водопроницаемые пустоты, при заданной температуре к массе равного объема безгазовой дистиллированной воды при указанной температуре.
• Массовая насыщенная поверхностно-сухая (SSD) Удельная плотность. Измерение объема включает общий объем частиц заполнителя, а также объем водопроницаемых пустот. Измерение массы включает частицы заполнителя, а также воду в водопроницаемых пустотах. Формально он определяется как отношение массы единицы объема заполнителя, включая вес воды в пустотах, заполненных до степени погружения в воду примерно на 15 часов, к массе равного объема негазированного дистиллированной воды указанной температуры.
• Эффективный удельный вес, G _se . Измерение объема включает объем частиц заполнителя плюс объем пустот, которые заполняются водой в течение испытательного периода выдержки, минус объем пустот, поглощающих асфальт. Эффективный удельный вес находится между кажущимся и объемным удельным весом. Формально он определяется как отношение массы в воздухе единицы объема проницаемого материала (исключая пустоты, проницаемые для асфальта) при установленной температуре к массе в воздухе (равной плотности) равного объема безгазового дистиллята. вода заданной температуры. Эффективный удельный вес определяется по другой процедуре и не рассматривается в этом разделе.

Связь с другими значениями удельного веса

Сокращения см. на рис. 4.

• Разница между Gsa и Gsb заключается в объеме заполнителя, используемого в расчетах. Разница между этими объемами и есть объем поглощенной воды в проницаемых пустотах заполнителя. Оба используют сухую массу заполнителя в печи.
• Разница между удельным весом Gsb и объемным (SSD) представляет собой вес заполнителя, используемый в расчетах. Разница между этими весами и есть вес поглощенной воды в проницаемых пустотах заполнителя. Оба используют один и тот же совокупный объем.
• Разница между Gsa, Gse и Gsb заключается в объеме заполнителя, используемого в расчетах. Все три используют сухой вес заполнителя в печи.
• Всегда верны следующие соотношения:
  1. Gsa ≥ Gse ≥ Gsb
  2. Масса (SSD) удельный вес ≥ Gsb
  3. Удельный вес заполнителя (Gsb, Gsa, Gse и объемный удельный вес SSD) ≥ Gmm (поскольку Gmm включает битумное вяжущее, которое имеет меньший удельный вес, чем заполнитель)

Описание теста

Следующее описание представляет собой краткий обзор теста. Это не полная процедура, и ее не следует использовать для выполнения теста. Полную процедуру можно найти в:

• AASHTO T 85 и ASTM C 127: Удельный вес и абсорбция крупного заполнителя

Сводка

Массу пробы крупного заполнителя определяют в твердом, сухом и погруженном состояниях. Затем эти значения используются для расчета объемного удельного веса, объемного удельного веса SSD, кажущегося удельного веса и поглощения. На рис. 5 показано основное оборудование по удельной массе крупного заполнителя.

Рисунок 5: Основное оборудование CASG.

Приблизительное время испытания

3 дня (от подготовки образца до окончательного определения сухой массы)

Основная процедура

1. Возьмите образец крупного заполнителя, оставшийся на сите № 4 (4,75 мм) (рис. 6). Этот размер выборки основан на номинальном максимальном совокупном размере (NMAS). Размеры образцов варьируются от 2000 г для 0,5-дюймового (12,5 мм) NMAS до 5000 г для 1,5-дюймового (37,5 мм) NMAS.

Рисунок 6: Сито № 4 (4,75 мм).

2. Подготовьте материал.

• Промойте заполнитель, оставшийся на сите № 4 (4,75 мм). Это отбрасывает мелкие частицы заполнителя, прилипшие к оставшимся крупным частицам.
• Высушите материал, пока он не сохранит постоянную массу. Это указывает на то, что вся вода покинула образец. Сушка должна происходить в печи с регулируемой температурой 230°F (110°C).
• Охладите заполнитель до комфортной для работы температуры.
• Погрузите заполнитель в воду комнатной температуры на 15–19часов (рис. 7).

Рисунок 7: Замачивание образца.

Если заполнитель не сушили в печи перед замачиванием, значения удельного веса могут быть значительно выше. Это связано с тем, что при обычной процедуре вода не может проникнуть через поры к центру частицы заполнителя в течение времени замачивания. Если заполнитель изначально не является сухим в печи, вода, существующая в структуре пор заполнителя, может проникнуть дальше в поры (AASHTO, 2000c ^[1] ).

3. Высушите образец до состояния насыщения поверхности сухим (SSD). Скатывание заполнителя в полотенце, а затем встряхивание и перекатывание заполнителя из стороны в сторону обычно эффективно для доведения образца до состояния SSD (видео 1). Возможно, потребуется протереть более крупные частицы отдельно. Когда на поверхности частиц заполнителя не будет видимых признаков водяной пленки, определяют массу образца.

Обязательно используйте ткань, а не бумажные полотенца. Бумажные полотенца могут впитывать воду в порах заполнителя.

4. Поместите весь образец в корзину (рис. 8) и взвесьте его под водой (рис. 9). Корзина должна быть предварительно доведена до температуры водяной бани. Перед взвешиванием встряхните контейнер, чтобы выпустить воздух. Перелив контейнера должен работать правильно, чтобы компенсировать вытеснение воды пробой.

5. Достаньте заполнитель из воды и высушите его, пока он не сохранит постоянную массу. Это указывает на то, что вся вода покинула образец. Сушка должна происходить в печи с регулируемой температурой 230°F (110°C).

6. Охладить заполнитель на воздухе при комнатной температуре в течение 1-3 часов, затем определить массу.

Результаты

Измеренные параметры

1. Удельный вес крупного заполнителя.
2. Удельный вес твердого твердого наполнителя для крупного заполнителя.
3. Кажущийся удельный вес крупного заполнителя.
4. Поглощение крупным заполнителем.

Спецификации

Для смеси Superpave не существует минимального или максимального значения удельного веса или абсорбции. Скорее, удельный вес — это совокупное качество, необходимое для выполнения требуемых расчетов объема. Некоторые государственные агентства указывают минимальный удельный вес заполнителя или максимальный процент водопоглощения, чтобы помочь контролировать качество заполнителя.

Типичные значения

Удельный вес может широко варьироваться в зависимости от типа заполнителя. Некоторые легкие сланцы (не используемые в производстве HMA) могут иметь удельный вес около 1,050, в то время как другой заполнитель может иметь удельный вес выше 3,000. Как правило, заполнитель, используемый в производстве HMA, имеет насыпной удельный вес примерно от 2,400 до 3,000, причем 2,700 является довольно типичным показателем для известняка. Удельный вес сыпучего SSD может быть на порядок от 0,050 до 0,100 выше удельного веса сыпучего сухого в печи, в то время как кажущийся удельный вес может быть еще выше на 0,050-0,100.

Для определенного типа заполнителя или источника удельный вес мелкого заполнителя может быть немного выше, чем удельный вес крупного заполнителя, потому что по мере того, как частицы заполнителя становятся меньше, доля пор, выходящих на поверхность заполнителя (и, таким образом, исключаемых из расчета удельного веса, поскольку они водопроницаемы) увеличивается.

Абсорбция заполнителя также может широко варьироваться в зависимости от типа заполнителя. Некоторые легкие сланцы (не используемые в производстве HMA) могут иметь поглощение, приближающееся к 30 процентам, в то время как другие типы заполнителей могут иметь поглощение, близкое к нулю. Как правило, заполнитель, используемый в производстве HMA, будет иметь абсорбцию от чуть выше нуля до 5 процентов. Абсорбция выше примерно 5 процентов, как правило, делает смеси HMA неэкономичными, поскольку требуется дополнительное асфальтовое вяжущее для учета высокой абсорбции заполнителя.

Если поглощение учтено неправильно, полученный HMA может быть слишком сухим и иметь низкую износостойкость (рассчитанное поглощение ниже, чем оно есть на самом деле) или чрезмерно заасфальтировано и подвержено деформации и колееобразованию (рассчитанное поглощение выше, чем оно есть на самом деле).

Расчеты

Во время испытания регистрируются три различных массы. Их общие обозначения:
A = масса высушенного в печи образца в воздухе (г)
B = масса образца SSD в воздухе (г)
C = масса образца SSD в воде (г)

Эти массы используются для расчета различных удельных весов и поглощения с использованием следующих уравнений:

Обратите внимание, что количество (B – C) представляет собой массу воды, вытесненной Совокупный образец SSD. При расчете кажущегося удельного веса масса образца заполнителя SSD заменяется массой образца заполнителя, высушенного в печи (A заменяет B), что означает, что водопроницаемые пустоты внутри заполнителя не учитываются и (A – C) — масса воды, вытесненная высушенным в печи образцом.

Соотношения, приведенные в уравнениях, представляют собой просто отношение веса заданного объема заполнителя к весу равного объема воды, что является удельным весом.

Безусловно, важна точность всех измерений. Однако особое беспокойство вызывает масса образца SSD. Определение состояния SSD может быть затруднено. Если образец на самом деле все еще влажный на поверхности, то масса образца SSD будет выше, чем должна быть, что приведет к более низкому расчетному объемному удельному весу. И наоборот, если образец находится за пределами SSD и часть поровой воды испарилась (что более вероятно), масса образца SSD будет меньше, чем должна быть, что приведет к более высокому расчетному объемному удельному весу. Любой тип ошибки будет иметь каскадное влияние на объемные параметры в других тестах, которые требуют удельного веса в качестве входных данных и состава смеси Superpave.

Быстрая проверка результатов должна показать, что насыпной удельный вес является самым низким удельным весом, объемный удельный вес SSD находится в середине, а кажущийся удельный вес является самым высоким.

Сноски    (↵ возвращается к тексту)

1. Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO).